大學(xué)物理課件：第13章第1課 電磁感應(yīng)定律

1、發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理大多基于發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理大多基于電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律和和電磁力定律電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)的的最最高高境境界界 法拉第法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），偉大的英國物理學(xué)），偉大的英國物理學(xué)家和化學(xué)家家和化學(xué)家.他創(chuàng)造性地提出場(chǎng)的他創(chuàng)造性地提出場(chǎng)的思想，磁場(chǎng)這一名稱是法拉第最思想，磁場(chǎng)這一名稱是法拉第最早引入的早引入的.他是電磁理論的創(chuàng)始人他是電磁理論的創(chuàng)始人之一，于之一，于1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)年發(fā)

2、現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，后又相繼發(fā)現(xiàn)電解定律，物象，后又相繼發(fā)現(xiàn)電解定律，物質(zhì)的抗磁性和順磁性，以及光的質(zhì)的抗磁性和順磁性，以及光的偏振面在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)偏振面在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn).13-1 電磁感應(yīng)的基本定律電磁感應(yīng)的基本定律一一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象NSBv二、二、 楞次定律楞次定律 閉合的導(dǎo)線回路中所閉合的導(dǎo)線回路中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流，總是使出現(xiàn)的感應(yīng)電流，總是使它自己所激發(fā)的磁場(chǎng)反抗它自己所激發(fā)的磁場(chǎng)反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因（反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)變（反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)變化或線圈變形等）化或線圈變形等）.FNBSvNSBv用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向II 當(dāng)穿過閉合回路所圍當(dāng)穿過閉

3、合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通量對(duì)時(shí)間變化率的負(fù)值量對(duì)時(shí)間變化率的負(fù)值.三三 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律tkddiE國際單位制國際單位制1k韋伯韋伯iE伏特伏特1）閉合回路由）閉合回路由 N 匝密繞線圈組成匝密繞線圈組成 N磁通匝數(shù)（磁鏈）磁通匝數(shù)（磁鏈）2）若閉合回路的電阻為）若閉合回路的電阻為 R ，感應(yīng)電流為，感應(yīng)電流為tRNIddi時(shí)間內(nèi)，流過回路的電荷時(shí)間內(nèi)，流過回路的電荷12ttt21dtttIq)(2121dRNRNtddiERNooiBne 例例1

4、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, 置有面積為置有面積為 S 的可繞的可繞 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的N 匝線圈匝線圈 . 若線圈以角速度若線圈以角速度 作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng). 求求線圈線圈 中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).已知已知 , , NS求求E解解設(shè)設(shè) 時(shí)時(shí),0tBne與與 同向同向 , 則則ttNBSNcostNBStsinddE令令NBSmEtsinmEE 則則R RNooiBnetsinmEE tItRisinsinmmERImmE 可見可見,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈內(nèi)的感應(yīng)電速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈內(nèi)的感應(yīng)電電流是時(shí)間的正弦函數(shù)電流是時(shí)間的正弦函數(shù).這這種電流稱種電流稱交流電交流電.RNooi

5、Bne總結(jié)：引起磁通量變化的原因總結(jié)：引起磁通量變化的原因 1）穩(wěn)恒磁場(chǎng)中的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)）穩(wěn)恒磁場(chǎng)中的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) , 或者回路面積或者回路面積變化、取向變化等變化、取向變化等 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 2）導(dǎo)體不動(dòng)，磁場(chǎng)變化）導(dǎo)體不動(dòng)，磁場(chǎng)變化 感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)+-kEIlEdkEllEdkE 閉合電路的總電動(dòng)勢(shì)閉合電路的總電動(dòng)勢(shì) kE: 非靜電的電場(chǎng)強(qiáng)度非靜電的電場(chǎng)強(qiáng)度.+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + vBOP一一 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非非靜電力場(chǎng)來源靜

6、電力場(chǎng)來源 洛倫茲力洛倫茲力-mF- -+eFBeFv)(m平衡時(shí)平衡時(shí)kemEeFFBeFEvmkOPlBd)(vOPlEdkiE13-2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)二二 感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電場(chǎng) 感生電場(chǎng)感生電場(chǎng) 麥克斯韋爾假設(shè)麥克斯韋爾假設(shè) 變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng)發(fā)一種電場(chǎng),這個(gè)電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)這個(gè)電場(chǎng)叫感生電場(chǎng) .kE閉合回路中的感生電動(dòng)勢(shì)閉合回路中的感生電動(dòng)勢(shì)tlELdddkiESsBdSLsBtlEddddkSLstBlEddddkiE0dddktlEL 感生感生電場(chǎng)是電場(chǎng)是非非保守場(chǎng)保

7、守場(chǎng) 和和 均對(duì)電荷有力的作用均對(duì)電荷有力的作用.kE靜E感生電場(chǎng)和靜電場(chǎng)的感生電場(chǎng)和靜電場(chǎng)的對(duì)比對(duì)比0d LlE靜 靜靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)電場(chǎng)是保守場(chǎng) 靜靜電場(chǎng)由電荷產(chǎn)生；電場(chǎng)由電荷產(chǎn)生；感生感生電場(chǎng)是由變化的磁電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)場(chǎng)產(chǎn)生產(chǎn)生 .磁爐是通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、當(dāng)用含磁爐是通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、當(dāng)用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，鍋具即切割交變磁力線而在鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，鍋具即切割交變磁力線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能（故：電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是生熱能（故：電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，所以熱效率要比所有炊具電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近的效率均高出近1倍）使器具本身自行高速發(fā)熱。倍）使器具本身自行高速發(fā)熱。大功率的電磁爐大功率的電磁爐電磁爐加熱原理早應(yīng)電磁爐加熱原理早應(yīng)用于冶